功率集成電路與功率電力開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展與應(yīng)用

　　本文介紹了功率電力開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展歷程、開(kāi)關(guān)器件的原理及特性。分析了其在電子裝置中的應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)功率電子開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展提出展望。

　　功率電力開(kāi)關(guān)器件是電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電子技術(shù)發(fā)展的平臺(tái)。1958年美國(guó)通用電氣（ce）公司研制出第一個(gè)工業(yè)用普通晶閘管（scr），它標(biāo)志著功率電子開(kāi)關(guān)技術(shù)的誕生。宣告了人類在電能變換和控制方面從旋轉(zhuǎn)的交流機(jī)組和靜止的離子變流器進(jìn)入了由電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成新型變流器時(shí)代。半導(dǎo)體業(yè)經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的研發(fā)至今已有四代功率電子開(kāi)關(guān)產(chǎn)品問(wèn)世。第一代功率電子開(kāi)關(guān)產(chǎn)品主要是普通晶閘管及派生系列。第二代功率電子開(kāi)關(guān)器件主要有功率三極管（gtr）、可關(guān)斷晶閘管（gto）、功率場(chǎng)效應(yīng)管（mosfet）、絕緣門(mén)雙極型晶體管（igbt）、mos控制晶閘管（mct）和高壓集成電路等。第三代功率電子開(kāi)關(guān)器件是智能化產(chǎn)品。目前已有智能化絕緣門(mén)極雙極型晶體管，稱智能igbt。第四代為溝槽柵結(jié)構(gòu)的igbt，目前已在試驗(yàn)中。有望在短的時(shí)間內(nèi)有系列產(chǎn)品出現(xiàn)。 半控制型功率電子開(kāi)關(guān)器件 半控制型功率電子開(kāi)關(guān)器件主要有普通晶閘管及其派生器件。普通晶閘管具有可控的單向?qū)щ娦裕床坏哂幸话?a target='_blank' class='arckwlink_none'>二極管的單向?qū)щ姷恼髯饔?，而且還可以對(duì)導(dǎo)通電流進(jìn)行控制。單向晶閘管是pnpn四層結(jié)構(gòu)，形成三個(gè)pn結(jié)，具有三個(gè)外電極?？傻刃閜np、npn兩個(gè)晶體管組成的復(fù)合管。目前的制造容量為：12kv/1ka和6.5kv/4ka。 光控晶閘管是通過(guò)光信號(hào)控制晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的器件，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力、良好的高壓絕緣性能和較高的瞬時(shí)過(guò)電壓承受能力，因而被廣泛地應(yīng)用于高壓直流輸電（hvdc）、靜止無(wú)功補(bǔ)償（svc）等領(lǐng)域。目前容量水平為8kv/3.6ka。 非對(duì)稱晶閘管是一種正、反相電壓耐量不對(duì)稱的晶閘管，而逆導(dǎo)晶閘管是非對(duì)稱晶閘管的一種特例，是將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。于普通晶閘管相比，它具有關(guān)斷時(shí)間短、正相壓降小、額定結(jié)溫高、高溫特性好等優(yōu)點(diǎn)。主要運(yùn)用于逆變器和整流器中。目前的容量制造水平3kv/0.9ka。